柳篮抛物面太阳能灶

项目数据

作者	巴特·奥兰多 伊丽莎白·泰特斯 艾尔·帕克斯 西蒙·沃尔特-汉森
地点	加利福尼亚州阿克塔
地位	已部署
实例	太阳能灶
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柳篮式抛物线太阳能灶由 Elizabeth Titus、Elle Parks、Simon Walter-Hansen 和 Bart Orlando 为 Lost Valley 教育和活动中心设计。上图 - Kim Goulet 展示了她于 2016 年 8 月在 Lost Valley 教育和活动中心使用柳篮式太阳能灶制作和烘烤的 Challah 面包。

2015 - 2016 年测试研究结果

********************************突发新闻*********************************** 2016 年 8 月 12 日 - 失落之谷：在下午 2 点的晴朗天气下，测试草地上抛物线柳树篮太阳能烤箱的温度首次达到 425^{华氏度。温度为 95华氏度。}

• ^{研究更新 2015 年 6 月 6 日，在失落之谷 (Lost Valley) 阳光明媚、气温 82 度的}天气下，篮子在 2 小时内煮沸了 2 加仑水，时间为上午 11 点到下午 1 点。
• 研究更新 2015 年 6 月 12 日，在失落之谷 (Lost Valley) 连续 5 个温暖晴朗的日子里，从上午 11 点到下午 1 点，篮子在 2 小时内煮沸了 2 加仑水。
• ^{研究更新 2015 年 6 月 13 日，在失落之谷 (Lost Valley) 的一个气温为 75华氏度}的晴天，从上午 11 点到下午 1 点 30 分，篮子在 2.5 小时内将太阳能烤箱加热到 325^华氏度。
• ^{研究更新 2015 年 6 月 25 日，在失落之谷 (Lost Valley) 的一个 90华氏度}的晴天，从上午 11 点到下午 1 点 30 分，篮子在 2.5 小时内将太阳能烤箱加热到 335 华氏度^。
• ^{研究更新 2015 年 6 月 26 日 在失落之谷 (Lost Valley)，篮式太阳能烤箱在 90 度的}晴天从上午 11:30 到下午 1 点，在 1.5 小时内烘烤面包。
• ^{研究更新 2015 年 6 月 29 日 在失落之谷 (Lost Valley) 一个 89 度的}晴天里，篮式太阳能烤箱可以在 1.5 小时内烘烤出面包，时间是凌晨 12 点到下午 1 点 30 分。
• ^{研究更新 2015 年 7 月 1 日，在失落之谷 (Lost Valley) 一个 90 度的}晴天，篮式太阳能烤炉从凌晨 12 点到下午 1 点 30 分，在 1.5 小时内烘烤了一批 30 块饼干。
• 研究更新 2016 年 8 月 3 日，在失落之谷 (Lost Valley) 的测试草地上，抛物线柳树篮太阳能烤箱的温度在下午 2 点的 90 华氏度阳光明媚的下午 9 点首次达到³⁵⁰华氏度^。
• ^{研究更新 2015 年 8 月 4 日，在失落之谷 (Lost Valley) 一个气温为 94 度的}晴天，抛物线柳条篮太阳能烤箱从上午 11:30 到下午 2:00，在 2.5 小时内烘烤出一个完美的胡萝卜蛋糕。
• 研究更新 2016 年 8 月 10 日，抛物线柳条篮太阳能烤箱在失落之谷 (Lost Valley) 的测试草地上首次在 85 华氏度的阳光明媚的下午（中午 12 点至下午 2 点）烘烤出完美的 Challah^面包。
• 研究更新 2016 年 8 月 18 日 抛物线柳篮太阳能烤箱首次在 375^{华氏度的温度下烘烤出完美的素食柠檬蛋糕，在 96 华氏度的}阳光明媚的下午，从中午 12 点到下午 1:30，历时 1.5 小时，在 Lost Valley 的测试草地上。第二次烘烤在同一天下午制作出一大批燕麦饼干，上面撒有黑巧克力和椰子。
• 研究更新 2016 年 8 月 19 日 抛物线柳篮太阳能烤箱首次在 400 华氏度的温度下^{烘烤出完美的}蔬菜披萨，在下午 1:30 至下午 3:30 的阳光明媚的下午 104^华氏度的温度下持续了 2 小时，地点位于 Lost Valley 的测试草地上。注意 - 之前在上午 11 点的第一次尝试因同时出现的 9 条喷气式飞机尾迹而放慢速度并推迟了午餐时间，这些尾迹扩大并汇聚成 6/10 卷层云人造云层，降低了阳光的强度，从而降低了烤箱温度。在烘烤第一个披萨时，两个单独的抛物线炊具上的油炸油温度较低，导致一批太阳能炸薯条被毁坏。
• 研究更新 2016 年 8 月 22 日 抛物线柳篮太阳能烤箱在 1 小时之内，在 78华氏度^{的阳光明媚的下午，从上午 11:30 到下午 12:30，在 Lost Valley 的测试草地上，在 350华氏度}的温度下烘烤无麸质燕麦饼干。同一天下午，第二次烘烤又产生了一批燕麦饼干，上面撒有黑巧克力和椰子。

使用篮子作为太阳能灶模型的原因

作者：Bart Orlando

我们希望通过一种抛物面太阳能灶的建造方法，利用传统篮子编织者的技能，使用本土植物材料，为非工业化国家的人民提供力量。制造抛物面篮子太阳能灶的说明应压印或蚀刻在形状相似的实心铝​​或不锈钢抛物面太阳能灶的凸面上，这些抛物面太阳能灶由能够旋压成型或冲压足球场反光镜的工厂制造（使用回收的金属）。然后，这些耐用的金属抛物面可以通过 C-130 货机空投到偏远的村庄和难民营，用于教育演示，并作为带有通用简笔画语言说明的模板，用于编织抛物面篮子。

应提供镜面反射器，由食品级不锈钢镜面蔬菜罐头盖（不含 BPA 内衬）制成，空投到偏远村庄和难民营，为营养不良/发育不良的儿童提供食物，而罐头的其余部分在使用前先在火上烤黑，然后用作烹饪锅。通过分发数千个金属抛物面模板，最需要的人可以制作数百万个抛物面篮式太阳能烤箱。

20 亿妇女每天大部分时间都要从村子走好几英里路去寻找柴火做饭，然后把柴火捆成大捆重捆运回家。照看柴火的妇女吸入烟雾，患上肺气肿。这种深聚焦抛物面太阳能炊具还可以对饮用水进行巴氏消毒，否则饮用水必须用柴火加热或从安全的深水井长途运输。抛物面篮式太阳能炊具所需的工作量比地球上超过一半的妇女传统上所用的工作量少 100 倍。这为妇女提供了更多的闲暇时间，可以用来参加扫盲计划和建立当地家庭手工业（如太阳能炉篮子编织）等活动，以赚取现金收入。

初步测试表明，该原型机可以在夏季中午阳光直射下（以及赤道地区每个晴天）反复煮沸 2.5 加仑的水，并在 1.5 小时内将小烤箱内腔加热至 330 华氏度。在最近的测试中，在对烤箱内腔的设计和定位进行修改后，它的温度通常达到 350 华氏度，并且曾三次达到 425 华氏度。它可以烘烤饼干、蛋糕、面包，甚至素食披萨！

潜在用途和应用

抛物线篮式太阳灶可用于以下用途：

对饮用水进行巴氏杀菌
准备熟食
用于互联网上行链路的卫星通信天线，供乡村学校的教育目的使用。（空投中包含天线）

抛物面太阳能灶的工作原理

作者：Bart Orlando

抛物面太阳能灶由可见光提供能量，可见光来自距离地球 9300 万英里、位于恒星（即太阳）核心的巨大氢燃料热核聚变反应。太阳能灶将可见阳光转化为热能（即热量）。
“抛物面”一词指的是反射镜的精确数学曲率，当直接对准太阳时，反射镜会形成一个反射透镜，将直射阳光集中到一个焦点上。如果将一个黑色水壶装满水并放置在该焦点上，它将接收和吸收更多的阳光，而不是直接放在阳光直射下。当聚集的阳光被水壶吸收时，它会转化为热能，使水壶中的水温升高到 100^摄氏度。相反，照射到镜子上的光不会被吸收，而是会被反射，所以镜子表面的温度仍然接近环境温度。（在中午环境温度低于冰点的气候下，即在高纬度或高海拔地区，从水壶中溢出的任何沸水，如果落到下面冰冷的镜子表面上，就会很容易结冰。）
这样，阳光的能量可以直接转化为热能，用于烹饪、水巴氏杀菌和世界各地的太阳火焰点火。如果将天线放置在焦点而不是水壶的位置，并且抛物面篮（现在是卫星天线）瞄准通信卫星而不是太阳，镜面还可以聚焦微波信号用于卫星电信，并用于教育目的、传递新闻、紧急通信和互联网上行链路。

讨论施工选择

作者：Elizabeth Titus

这个篮子旨在鼓励当地工匠使用当地材料。柳条是一种非常常见的编织材料，而且相对容易使用。

我们查阅了几种关于编织和柳条处理的在线资源。

我使用了 Jon's Bushcraft [1]网站上分享的编织技术来制作底部。制作侧面时，我决定简化为一个编织器，以实现我们想要的精确尺寸和形状。

根据巴特奥兰多过去的经验（制造抛物面篮式太阳灶），我们制作了不同直径的环[2]来指导抛物面的精确构造。

数学

作者：Elizabeth Titus

在开始建造之前，我们绘制了 3 条抛物线：y = .4x ²、y = .5x ²和 y = .6x ²。Bart 选择了 y = .4x ²，因为它足够浅，可以通过倾斜进行瞄准，同时保持深焦点抛物面。我们决定制作一个直径为 5 英尺宽的抛物线。我据此计算了不同直径的高度。

对于这个篮子，我创建了一个对应于 y = .4x ²的值的图表，其中 x 和 y 最大为 2.5，因为我们的直径是 5 英尺，所以半径是 2.5。这正好也是高度。我们决定将底座截断在直径为 1 英尺的地方，这样它就会有一个水平的底座（除了简化编织过程）。这是在 0.1 英尺的高度，所以我从所有其他高度中减去了 0.1 英尺。

逐步程序（最佳实践）

作者：Elizabeth Titus

。请点击蓝色编号的超链接来查看说明性照片图像。

将直柳条[3]浸泡一天，每英尺高。你主要需要 3-6 英尺长的柳条。

用柳条和麻线[5]制作圆环[4]，内径分别为 1、2、3、4 和 5] 英尺，作为编织的指导。[6] [7]

这是我们生成的高度和直径值的图表。

该遗址是该技术的主要灵感来源：[8]

选择 12 - 16 根柳条作为原始桩。我们只用了 6 根，得到的反馈是，如果更多，桩会更坚固，但开始可能会更困难。

用刀将一半木桩的中间切开[9]，将另一半木桩穿过所有裂开的木桩[10]。你可以交替使用较粗的木桩，以使整个篮子更加对称（从而更加稳定）。

取两根较小的编织针。修剪成尖角，塞入分开桩的同一槽中，绕过最近的桩，在另一侧扭转[11]，继续交叉每根桩并在另一侧扭转一次。在这样做的同时，努力将桩分开，使它们从中心散开。这时，一个帮手朋友可能会派上用场。当一根编织针用完时，再搭上一根新的编织针将其拼接起来。以此方式编织，直到形成一个直径为一英尺的圆圈，必要时填补空隙。

一旦你有了圆形底座，注意观察你的木桩在圆周上的强度、柔韧性和长度。选择一些新的木桩，修剪成一个点，然后插入到你想要替换的选定木桩的右侧，然后再继续。任何替换的木桩都应在圆的边缘切断。[12]

现在，你将制作篮子底部的边缘。摩擦木桩并轻轻弯曲，使木桩底部变热，然后将一根木桩向左弯曲，弯曲到两根木桩后面，然后笔直向上。依次向左对每根木桩进行此操作，将木桩直立绑住，让它们不挡路。朋友也可以在这里提供帮助。最后两根木桩需要塞进去并向上，这样图案才能一直延续下去，并形成一个独立的边缘。[13]

选择一些细长而柔韧的编织物。修剪小端，以便将其塞入编织物中，然后绕底部编织一次，在每个桩子里来回编织。[14] [15]

将 2 英尺高的箍固定在离地面约 4.5 英寸的位置[16]。我增加了一点高度以容纳篮子底部。您可以使用两端削尖的实心柳条，以便将其打入地面并卡在箍中。

将篮子固定在两英尺高的铁环中心的地面上。将木桩绑在铁环上，让它们稍微旋转，但尽量保持中心稳定[17]。每次由一名编织工编织，直到到达铁环。

将 3 英尺高的铁环架设在离地面约 10.5 英寸的位置。将篮子放在里面，不用之前的铁环，编织直到到达那个铁环[18]。继续搭建 4 英尺高的铁环，大约 1 英尺 7 英寸高[19]，以及 5 英尺高的铁环[20]，大约 2 英尺 6 英寸高。你可以决定使用其他木材做桩子，将末端削尖以插入地面，并在顶部添加一个钉子，将钉子的头部剪掉，以便将其固定在铁环上[21]。[22]

将篮子放在直径 5 英尺的箍/桩组件内，用短桩将篮子的中心固定在箍的精确中心处的地面上。[23] [24]

在织入新的针时，您可以用它们来稳定之前的针，方法是向底部织入和向外织入，然后转向侧面织入。在织入过程中，向下推您的针，并努力将针尾整齐地塞入，以提高稳定性。完成后，修剪伸出过多的针尾。您还可以在织入过程中添加新的针桩，方法是将它们推入织入针中，最好是底部。

到达顶部后，留下一些木桩来固定编织物，修剪它们。顶部很容易拉下来，所以选择一些好的木块来制作手柄，也可以固定顶部。将每端削成平楔形，为了增加抓力，在每侧刻几个向上的凹口。通过轻轻弯曲和摩擦来加热柳条以增加温度。弯曲每块木块，并将末端以选定的距离插入顶部周围。将两块木块放在一起以获得更坚固的手柄。注意你制造的间隙有多大；间隙太大会更容易意外地将它们拉出。

汇报（什么有效，什么无效）

作者：Elizabeth Titus

柳树浸泡得当后会更容易处理。在冬季收获，静置晾干数月，然后每英尺长度浸泡一天。使用前取出一天使其变软。浸泡后 4 天内尽量将其用作基座。这是最棘手的部分，转弯最紧。一旦您达到 2 或 3 英尺直径的箍，转弯就更容易了，您可以更轻松地选择柳树的状态。如果您的柳树断裂或起皱，请检查您的浸泡方法，并可能花更多时间在您想要弯曲的地方加热。

我们在工作过程中尝试了很多方法来测量篮子的尺寸，包括尝试制作一个内部导轨，用一根棍子作为轴心并系上绳子，一个外部吊篮，用铁环绑在一起以支撑篮子，并在工作过程中不断测量。最后最好的方法似乎是一次固定一个铁环，然后将篮子放在中心位置，然后再在里面固定。我做了很多数字运算来尝试计算点和直径之间的其他关系，但简单的高度：直径关系绝对是最有帮助的。

使用削尖的柳树桩进行打桩效果很好，但我们需要更高更均匀的东西来支撑更高的箍。

我们认为将篮子倒置存放可能是保持完整性的最佳方法。

巴特的补充说明：一年后，篮子开始失去其真正的抛物面形状，并开始沿着最靠近地面的一侧下垂（当瞄准低偏角时），如链接的照片所示。[25]我认为这是因为双方同意不使用箍圈作为永久固定的约束，这些箍圈本来应该从底部或顶点均匀分布到边缘，而这最初是按照 2007 年编织抛物线篮子太阳灶的尝试结果设计的，并由此可见一斑。[26]然而，下垂的形状却非常适合在夏末中午太阳偏角较低时烘烤蛋糕和饼干。[27]这种形状不适合在赤道地区太阳接近天顶时进行中午太阳能烹饪，但适合在那些地区的早晨和傍晚使用。也许两种样式都应该在两个极端的偏角下使用。

我们用一个干净的、黑色扁平的小型 Smokey Joe Weber 烧烤架作为烤箱的烘烤室。[28]蛋糕或饼干面团放在烤盘上。[29]

观测到的最高烤箱温度为 335 华氏度（华氏 90 度）的天气。在超过 100 华氏度的天气里，烤箱温度可能更高，尽管当时没有进行测量。在 75 华氏度的天气里，烤箱温度为 325 华氏度（华氏 75 度）是照片记录的最高温度。[30] [31]

我认为，这种大型篮子的骨架结构应该由藤条或竹子制成，这样就可以用柳条等材料编织成篮子的形状。Papasan 椅子框架就是这种设计的一个范例。

我觉得下次尝试制作篮式太阳能灶时应该使用直径为 10 英寸的圆形铝镜，模仿镜面蔬菜罐盖的使用方法。

柳篮太阳能灶烧水

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抛物线模板

作者：Bart Orlando 和 Simon Walter-Hansen

用笛卡尔平面绘制方程式 y = .4x ²的抛物线，x 轴和 y 轴绘制在一大块 3/8 英寸厚的废胶合板的表面上。用曲线锯切割出曲线。这个抛物线模板定期悬挂在篮子里，以检查是否编织出了精确的抛物线。[32] [33] [34]

铝镜

作者：Bart Orlando 和 Simon Walter-Hansen

镜面铝材购自 Alumet 铝材供应公司。[35]
用等离子切割机将两块 4 x 8 英尺的板材切割成楔形刻面，技术上称为三角片。[36]
制作了一个刻面形木质导轨，供等离子切割机沿其移动。[37]刻面宽度约为 7 英寸，刻面长度从篮子边缘延伸到篮子平坦直径为 1 英尺的底座外周边缘，该底座被悬挂的烹饪锅遮蔽。

使用穿过每个面每个角落附近钻出的三个小孔的扎带将刻面固定在篮子上。

这些镜面铝制面将尽快被镜面食品级不锈钢罐盖取代，以证明将其用作太阳能反射器（和太阳能烹饪水壶）的可行性，就像在偏远村庄和难民营中空运或空投此类定制蔬菜罐头的情况一样。[38] [39]

特别感谢

Colin Doyle - 永续农业项目总监 失落的山谷教育和活动中心

Justin Michelson - 执行董事 - Lost Valley 教育和活动中心

Simon Walter-Hansen - 工程师/导师 - Lost Valley 教育和活动中心

失落之谷教育和活动中心 [www.lostvalley.org]

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相关链接

与 Bart 合作的项目

页面数据

关键词	抛物面太阳能灶
可持续发展目标	SDG02 零饥饿, SDG07 可负担的清洁能源
作者	巴特·奥兰多
执照	CC-BY-SA-3.0
组织	失落之谷教育和活动中心
语言	英语(en)
翻译	法语、韩语
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别名	如何制作柳条篮抛物面太阳灶
影响	1,684 次浏览
创建	2014 年9 月 30 日，作者：Bart Orlando
修改的	2024 年2 月 28 日，作者：StandardWikitext bot
引用	巴特·奥兰多(2014–2024)。“柳篮抛物面太阳能灶”。Appropedia。2024年 5 月 22 日检索。
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